《分离工程》试卷及答案
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一、填空(每空2分,共20分)
1、假如设计中给定数值的物理量的数目等于设计变量,设计才有结果。
2、在最小回流比条件下,若只有重组分是非分配组分,轻组分为分配组分,存在着两个恒浓区,出现在精镏段与进料板位置、
3、在萃取精镏中,当原溶液非理想性不大时,加入溶剂后,溶剂与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液,与组分2形成负偏差或理想溶液,可提高组分1对2的相对挥发度。
4、化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度,增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数(kL)/无化学吸收的液相分传质系数(k0L)、
5、对普通的N级逆流装置进行变量分析,若组分数为C个,建立的MESH 方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个、
6、热力学效率定义为; 实际的分离过程是不可逆的,因此热力学效率必定于1。
7、反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过溶剂的性质,对溶液施加
压力,克服溶剂的渗透压,是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。
二、推导(20分)
1、由物料衡算,相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。
式中: K i-—相平衡常数;
——气相分率(气体量/进料量)。
2、精馏塔第j级进出物料如图1,建立MESH方程。
三、简答(每题5分,共25分)
1.什么叫相平衡?相平衡常数的定义是什么?
由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。
K i =y
i
/x
i
。
2.关键组分的定义是什么;在精馏操作中,一般关键组分与非关键组
分在顶、釜的分配情况如何?
由设计者指定浓度或提出回收率的组分。
LK绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制;
HK绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制;
LNK全部或接近全部在塔顶出现;
HNK全部或接近全部在塔釜出现。
3.在吸收过程中,塔中每级汽、液流量什么缘故不能视为恒摩尔流?
吸收为单相传质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。
4.在精馏塔中设中间换热器什么缘故会提高热力学效率?
在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度,在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度,相关于无中间换热器的精馏塔传热温差小,热力学效率高。
5.反应精馏的主要优点有那些?
(1)产物一旦生成马上移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节约设备投资费用;(5)关于难分离物系通过反应分离成较纯产品。
四、计算(1、2题10分,3题15分,共35分)
1、将含苯0、6(mol分数)的苯(1)—甲苯(2)混合物在101、3kPa下绝热闪蒸,若闪蒸温度为94℃,用计算结果讲明该温度能否满足闪蒸要求?
已知:94℃时P10=152、56kPa P20=61、59kPa
2、已知甲醇(1)与醋酸甲酯(2)在常压、54℃下形成共沸物,共沸组成X2=0、65(mol分率), 在此条件下:求该系统的活度系数、
3、气体混合物含乙烷0、50、丙烷0、
4、丁烷0、1(均为摩尔分数),用不挥发的烃类进行吸收,已知吸收后丙烷的吸收率为81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子A=1、26,求所需理论板数;若其它条件不变,提高平均液汽比到原来的2倍,此时丙烷的吸收率可达到多少、
2006-2007学年第2学期考试参考答案 (A)卷
一、填空(每空2分,共20分) 1、 设计变量 。
2、 精镏段与进料板、
3、 正 ;负偏差或理想。
4、 化学吸收的液相分传质系数(k L)/无化学吸收的液相分传质系数(k 0L )。
5、 N C+N C+2N +N=N(2C+3) 。
6、 ; 小 。
7、 溶剂 ;溶剂的渗透压 。 二、 推导(20分) 1、 设
物料衡算式: (1)
相平衡关系式: (2)
(3) 将(3)代入(1)
整理: (4)
将(2)代入(1)
整理: (5)
2、
,1,11,1,,,,,,,,1,1
1111,()()001.00
1.00
()()0
M i j j i j j i j j i j j j i j j j i j E i j
i j i j i j C
SY j i j i C SX j i j i H j
j j j j j F j j j j j j j j G L x V y F z L U x V W y G y K x G y G
x G L h V H F H L U h V W H Q --++==--++=++-+-+==-==-==-==++-+-+-=∑∑
三、 简答(每题5分,共25分)
1、 由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态、热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。 K i=y i /x i 。
2、由设计者指定浓度或提出回收率的组分。
LK 绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制; HK 绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制; LNK 全部或接近全部在塔顶出现; HNK 全部或接近全部在塔釜出现、
2. 吸收为单相传质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降
过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。
3. 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度,在
中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度,相关于无中间换热器的精馏塔传热温差小,热力学效率高。
4. (1)产物一旦生成马上移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生
产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节约设备投资费用;(5)关于难分离物系通过反应分离成较纯产品。
四、计算(1、2题10分,3题15分,共35分) 1、
同时存在,为汽液平衡态,满足闪蒸条件。 2、 3、
一、填空(每空2分,共20分)
1、 传质分离过程分为 平衡分离过程与速率分离过程两大类。 2、 一个多组分系统达到相平衡的条件是所有相中的 温度、压力相
同,各相组分的逸度相同 。
3、 在变量分析中,固定设计变量通常指进料物流的变量与装置的压力。
4、 某二元系常压下汽液平衡数据在y~x 图中摘录如下:x 1=0、25时,y
1
=0、35;x1=0、8时,y 1=0、62,该系统一定形成共沸物,这是因为
在y—x 图中,平衡线与对角线相交 (也可其它表示法) 。
5、 三对角线矩阵法用于多组分多级分离过程严格计算时,以方程解离法为基础,将ME SH 方程按类型分为三组,即 、 、与 。